回顧五十年發展史:GMR磁頭與出乎意料的價格下跌

    (接上一篇《析硬盤發展五十年歷史 順應個人電腦商品化潮流》）隨著MR（磁阻）磁頭的亮相和個人電腦市場的急劇擴大，硬盤產品一舉確立了作為記錄介質的市場地位。但是，硬盤的發展卻遠未結束。第二次浪潮則源自GMR（巨磁阻）磁頭。 
  
    自該磁頭于1998年亮相以后，硬盤就遭到了前所未有的降價沖擊。筆者此次就向大家分析一下硬盤價格為何會因GMR磁頭的導入而急劇下跌，及至后來被應用于AV設備。 
  
    GMR給削減成本的手段帶來了變化 
  
    在個人電腦市場逐步擴大的同時，硬盤價格則一路走低。其中，1998年前后曾在業界引起轟動的、售價不足1000美元的低價電腦尤其對硬盤提出了進一步降價和增大容量的要求。 
  
    恰逢此時亮相的GMR磁頭作為可滿足電腦廠商強烈降價要求的最佳技術，開始迅速普及。1998年美國IBM開始采用GMR磁頭量產3.5英寸臺式電腦硬盤，東芝也開始供應配備該磁頭的2.5英寸筆記本電腦硬盤樣品。當時的面記錄密度約為3Gbit/平方英寸。 
  
    GMR磁頭的讀取功率比當時主流的MR磁頭高2～5倍。最初曾以為利用這種優勢，能和過去一樣使面記錄密度的增長率維持在每年60％。然而，投入使用后才發現遠非如此。年增長率豈止是60％，而達到了令人吃驚的100％。換句話說，100％的年增長率等于5年增長約100倍?？紤]到60％的年增長率相當于5年增長10倍的速度，由此可知提高幅度異常顯著。 
  
    GMR磁頭的工作原理與MR磁頭基本相同。就是利用電阻隨外部磁場的變化而變化的“磁阻效應”，檢測磁信號。二者的不同之處在于GMR磁頭使用了電阻變化效果數倍于MR膜的GMR膜（自旋膜）。也就是說，即使磁場變化不大，GMR膜的電阻也會產生較大變化，因此磁頭的靈敏度得以提高。MR膜以單層結構利用具有磁阻效應的磁體進行成膜，而GMR膜則采用了綜合采用多種材料的多層結構。 
  
    GMR磁頭盡管是新技術，但磁頭價格與MR磁頭相差并不大。原因是能夠利用與MR磁頭基本相同的工藝技術進行生產。至于二者制造工藝之間的區別，頂多也就是有人會說“在于膜的層數不同”。因此，就直接運用了MR磁頭生產及在其使用中積累起來的知識和經驗。比如，thermal asperity問題的解決方法。 
  
    硬盤價格跌勢不止 
  
    正像剛才所提到的那樣，GMR磁頭的亮相，使面記錄密度實現了令人吃驚的增長速度。這種快速增長的勢頭產生了意料之外的變化。也就是說加快了硬盤降價的趨勢。 
  
    以使用MR磁頭、存儲容量為4GB的3.5英寸硬盤（單碟、雙磁頭）為例，1998年業界普遍認為不可能實現低于100美元的產品。就算是到了1999春，仍舊認為價格不可能低于80美元。但實際的降價勢頭卻遠遠超乎預想。 
  
    那么，為何能這么便宜呢？原因是硬盤廠商將面記錄密度的提高借用到了增加硬盤容量以外的地方。假設面記錄密度達到了2倍，業界往往就會通過將盤片和磁頭數量減半來降低硬盤生產成本。比如面向臺式電腦的普及型3.5英寸硬盤，使用GMR磁頭的單碟單磁頭硬盤已經陸續亮相。原因是“從OEM價格來說單磁頭品種可比雙磁頭品種低10％左右”（某硬盤廠商）。 
  
    出現這種趨勢是有原因的。從個人電腦這種用途來說，當時業界認為硬盤的記錄容量已經足夠了。能夠更快地以幾乎與過去相同的成本進行生產的GMR磁頭就在這種形勢下亮相了?！坝涗浫萘恳粯右矝]關系，只是希望價格能再低一些”，聽到電腦廠商的這種說法也就不足為奇了。 
  
    “要是繼續容忍價格照這種趨勢急劇下跌的話，就只能等著別人來壓價了，而從業務上來說卻會因此而失去盈利性”，在硬盤廠商意識到這一點以后，他們便開始向機頂盒（STB）、硬盤內置型DVD錄像機、帶錄像功能的個人電腦等AV設備領域尋求發展了。索尼與松下電器產業等設備廠商和硬盤廠商相繼決定著手進行民用產品硬盤技術的聯合開發就是在這個時候開始的。要想在保存電視節目的映像設備上配備硬盤，與過去的個人電腦相比就需要大幅提高記錄容量。另外，與光盤等記錄介質相比，硬盤還具有“數據傳輸速度快”和“隨機訪問性能高”等特點。假如能用于AV設備，就能從長時間記錄的大量內容中快速檢索出所需內容來使用。 
  
    業界爭論不休的水平記錄方式極限問題 
  
    隨著GMR磁頭的亮相，硬盤的面記錄密度便開始以年增長100％的勢頭迅猛提高。硬盤業界盡管受到了降價的沖擊，但同時也在不斷地開拓新市場。到了2000年，一場爭論開始給硬盤的發展蒙上了一層陰影。這就是所謂的“熱騷動（Thermal agitation）”問題，具體來說就是指硬盤記錄的數據受熱后會消失。為提高面記錄密度而縮小磁體結晶粒子的尺寸后，磁矯頑力就會減小。因此即使常溫下的熱能也有可能使之發生磁化反轉。 
  
    據稱當面記錄密度達到40Gbit/平方英寸或100Gbit/平方英寸時便會受到熱騷動的影響。2000年投入量產的硬盤面記錄密度已經超過15Gbit/平方英寸。由于面記錄密度當時正以100％的年增長率不斷提高，因此熱騷動導致的記錄極限已經迫在眉睫。然而到了2000年～2001前后，此前曾保持在100％的面記錄密度年增長率卻突然降到了30％。 
  
    仿佛是要對硬盤業界實施進一步打擊似的，2000年6月，IBM決定從硬盤業務中撤出。此舉給硬盤業界造帶來了很大的沖擊。因為IBM過去曾開發出薄膜磁頭、MR磁頭和GMR磁頭等推動硬盤發展的關鍵技術。也就是說，在面記錄密度的提高本來即將面臨停滯的情況下，突然失去了促進技術開發的推動力。 
  
    在這種狀況下，各硬盤廠商開始真正致力于垂直磁記錄方式的實用化開發。作為垂直磁記錄方式，雖說自1977年開發完成之時業界就曾認為“從技術上來講要優于水平記錄方式”，但由于必須對磁頭、記錄介質以及信號處理電路進行全面改進，因此始終沒能達到實用水平。在水平記錄方式逐漸接近極限的情況下，10多年前的技術終于受到了業界的廣泛關注。 
  
    就在面記錄密度無法像過去那樣大幅提高的形勢下，硬盤業界終于看到了一絲曙光。這就是1.8英寸和1.4英寸等小型硬盤市場已經形成。(未完待續)